A Múzeum régészeti gyűjteménye az egyik legrégibb gyűjtemény-egység. Ifjú Varázséji Gusztáv egyetemi hallgatóként a Nemzeti Múzeum régiségi Osztályának gyakornoka volt. 1881-ben tért haza szülővárosába, Vácra, nevéhez fűződik a múzeum létrehozásának gondolata és az első ásatások 1881-ben (Pogányvár). Korai halála után a közben megalakult Váci Múzeum Egyesületben a régészeti gyűjtemény gyarapítása Tragor Ignác feladata lett.
A gyűjtemény ugrásszerű gyarapodása a XX. század közepétől datálható. Ekkor indultak a nagyobb szabású ásatások, amelyek közül elsősorban az 1969-ben kezdődő, és több éven át tartó Vác-kavicsbányai feltárás említhető. Az itt napvilágra került késő vaskori kelta, valamint a néhány évszázaddal későbbi avar temető sírjaiból előkerült nagyszámú lelet (ékszerek, fegyverek, agyagedények) is a múzeumba került.
Az 1900-as évek végén, 2000-res évek elején a nagyberuházások megindulása, ill. az ezekhez kapcsolódó megelőző feltárások hoztak jelentős eredményeket. A 2/A. sz. főút 17 km hosszú nyomvonalán több régészeti lelőhely feltárása során az újkőkortól a késő középkorig terjedő, több ezer évet átfogó időszak rendkívül gazdag leletanyagával gazdagodott gyűjteményünk. 2003-2012 között zajlott a „Főutca-Főtér” projekt Vácott. A váci Vár területén és a Belvárosban történt ásatások kiemelkedő leletekkel és lelet-együttesekkel gazdagodott a gyűjtemény.
A régészeti gyűjteményben a gyűjtés időhatára az őskortól a kora újkorig terjedő időszak. Az utóbbi mintegy 10 évben a megelőző feltárások kerültek túlsúlyba, a leletmentések száma rendkívül lecsökkent, próbafeltárásra pedig elvétve kerül sor. Mindebből következik, hogy a terepmunkák tervezésére — s így a gyűjtemény tervszerű fejlesztésére — gyakorlatilag nem volt lehetőség.
1956-ban a beleltározott régészeti tárgyak száma 735 volt. Jelenleg a Tragor Ignác Múzeum régészeti gyűjteménye 81.136 darabból áll.
